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Stand der Technik
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Der Ansatz geht von einer Vorrichtung oder einem Verfahren nach Gattung der unabhängigen Ansprüche aus. Gegenstand des vorliegenden Ansatzes ist auch ein Computerprogramm.
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Heute werden LKWs an Baustellen von Baggern, Radladern oder anderen Baumaschinen beladen. Spätestens beim Verlassen der Baustelle fährt der LKW über eine Waage, um das genaue Gewicht des LKWs zu bestimmen.
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Offenbarung der Erfindung
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Vor diesem Hintergrund werden mit dem hier vorgestellten Ansatz eine mobile Arbeitsmaschine, ein Verfahren zum Überwachen eines Betriebseiner mobilen Arbeitsmaschine, weiterhin eine Vorrichtung, die dieses Verfahren verwendet, ein entsprechendes Computerprogramm gemäß den Hauptansprüchen vorgestellt. Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im unabhängigen Anspruch angegebenen Verfahrens möglich.
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Die mit dem vorgestellten Ansatz erreichbaren Vorteile bestehen darin, dass ein Beladungsvorgang eines LKW-Auflegers mit Schüttgut optimiert werden kann.
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Eine mobile Arbeitsmaschine mit einer Schaufel und einem beweglichen Maschinenarm zum Bewegen der Schaufel und von in der Schaufel aufnehmbarem Schüttgut während eines Beladungsvorgangs eines LKW-Auflegers mit dem Schüttgut weist einen Drucksensor, zusätzlich oder alternativ zumindest eine Kamera und eine Bestimmeinheit oder eine Schnittstelle zu der Bestimmeinheit auf. Der Drucksensor ist an dem Maschinenarm angeordnet und dazu ausgebildet, um einen Druck an dem Maschinenarm zu erfassen, wobei der Druck ein Systemgewicht der mit dem Maschinenarm gekoppelten Schaufel und eines Schaufelinhalts der Schaufel repräsentiert. Der Drucksensor ist ferner ausgebildet, um ein den Druck repräsentierendes Drucksignal bereitzustellen. Die Kamera ist ausgebildet, um ein Kamerabild von dem Schaufelinhalt und zusätzlich oder alternativ von dem LKW-Aufleger zu erfassen und ein das Kamerabild repräsentierendes Kamerasignal bereitzustellen. Die Bestimmeinheit ist ausgebildet, um unter Verwendung des Drucksignals und zusätzlich oder alternativ Kamerasignals ein Schaufelinhaltsgewicht des Schaufelinhalts und zusätzlich oder alternativ eine Art des Schaufelinhalts zu bestimmen.
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Bei der Arbeitsmaschine kann es sich beispielsweise um einen Bagger, Radlader oder einen Teleskoplader, auch „Telehandler“ genannt, handeln. Der Maschinenarm kann zumindest ein oder mehrere Gliedelemente aufweisen, die über bewegliche Gelenke miteinander verbunden sind. Die Kamera kann zum Erfassen des Schaufelinhalts an dem Maschinenarm angeordnet sein oder aber zum Erfassen des LKW-Auflegers im Bereich einer Wiegestelle zum Wiegen des LKWs angeordnet sein. Die Arbeitsmaschine kann auch sowohl eine erste Kamera zum Erfassen des Schaufelinhalts und eine zweite Kamera zum Erfassen des LKW-Auflegers aufweisen. Entsprechend kann die Arbeitsmaschine auch mehrere erste Kameras zum Erfassen des Schaufelinhalts und/oder mehrere zweite Kameras zum Erfassen des LKW-Auflegers aufweisen. Bei der hier vorgestellten Arbeitsmaschine können vorteilhafterweise Drücke und Kamerabilder dazu dienen, um ein Gewicht an Schüttgut in der Schaufel zu bestimmen. So kann schon während des Beladungsvorgangs überwacht werden, wie viel Gewicht pro Beladungsvorgang in dem LKW-Aufleger aufgenommen wird, um beispielsweise ein empfohlenes oder vorgeschriebenes Maximalgewicht des LKWs nicht zu überschreiten. Auch kann eine Rückmeldung über das verbleibende Gewicht bis zur vollen Beladung des LKWs gegeben werden.
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Gemäß einer Ausführungsform weist die mobile Arbeitsmaschine ferner zumindest einen an dem Maschinenarm angeordneten Positionserkennungssensor auf, der dazu ausgebildet ist, um eine Schaufelposition der Schaufel zu erkennen, wobei die Bestimmeinheit ausgebildet ist, um unter Verwendung ferner der Schaufelposition das Schaufelinhaltsgewicht zu bestimmen. Die Schaufelposition wird im Folgenden auch als „Tool Center Point“ oder kurz „TCP“ bezeichnet. Der Positionserkennungssensor kann beispielsweise als ein oder mehrere Inertialsensoren ausgeformt sein. Beispielsweise können mehrere Inertialsensoren an mehreren Gliedelementen des Maschinenarms je Messdaten wie Beschleunigungen und/oder Winkelgeschwindigkeiten bereitstellen, von welchen nach einer Fusionierung durch z. B. einem Kalman-Filter auf die absolute Winkellage zum Erdschwerefeld eines jeden einzelnen Gliedelements geschlossen werden kann. Sind die absoluten Winkel bekannt, können hierdurch Relativwinkel zwischen den einzelnen Gliedelementen bestimmt und durch Kenntnis der kinematischen offenen Kette des Mehrgelenkmechanismus „Arbeitsarm“ bei z. B. einem Bagger auf die Position des TCP geschlossen werden. Durch die weitere Kenntnis mindestens des Druckes an dem Arbeitsarm, beispielsweise an der Bodenseite eines Auslegerzylinders des Baggers, kann die Gesamtmasse der Schaufel, also das Schaufelgewicht inklusive der Beladung, sehr genau geschätzt werden.
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Es ist weiterhin von Vorteil, wenn der Drucksensor gemäß einer Ausführungsform dazu ausgebildet ist, um während eines weiteren Beladungsvorgangs zu einem sich von dem Erfassen des Drucks unterscheidenden Zeitpunkt einen weiteren Druck an dem Maschinenarm zu erfassen, der ein weiteres Systemgewicht der Schaufel und eines weiteren Schaufelinhalts der Schaufel repräsentiert, wobei der Drucksensor ausgebildet ist, um ein den weiteren Druck repräsentierendes weiteres Drucksignal bereitzustellen, und/oder wobei die Kamera ausgebildet ist, um ein weiteres Kamerabild von dem weiteren Schaufelinhalt und/oder dem LKW-Aufleger zu erfassen und ein das weitere Kamerabild repräsentierendes weiteres Kamerasignal bereitzustellen, wobei die Bestimmeinheit ausgebildet ist, um unter Verwendung des weiteren Drucksignals und/oder weiteren Kamerasignals ein weiteres Schaufelinhaltsgewicht des weiteren Schaufelinhalts und/oder eine weitere Art des weiteren Schaufelinhalts zu bestimmen. So kann das Gewicht jedes einzelnen Schaufelaushubs erneut bestimmt werden.
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Beispielsweise kann die Bestimmeinheit ausgebildet sein, um das Schaufelinhaltsgewicht und das weitere Schaufelinhaltsgewicht zu addieren, um ein Gesamtgewicht des Schüttguts während der Beladungsvorgänge zu bestimmen. So kann das in dem LKW-Aufleger aufgenommene Gesamtgewicht des Schüttguts erkannt und überwacht werden.
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Gemäß einer Ausführungsform kann die mobile Arbeitsmaschine ferner eine Ausgabeeinheit aufweisen, die ausgebildet ist, um ein Warnsignal auszugeben, das eine akustisch, optisch und/oder haptisch wahrnehmbare Warnung an einen Maschinenführer der Arbeitsmaschine erzeugt, wenn das Gesamtgewicht des Schüttguts ein definiertes Maximalgewicht zum Beladen des LKW-Auflegers erreicht oder überschreitet. So kann dem Maschinenführer signalisiert werden, dass eine weitere Beladung des LKW-Auflegers mit Schüttgut vermieden werden soll, da das Maximalgewicht zum Beladen des LKW-Auflegers erreicht oder bereits überschritten wurde.
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Ferner kann die mobile Arbeitsmaschine eine Einstelleinheit aufweisen, die ausgebildet ist, um einen Wert eines nachfolgenden Schaufelinhaltsgewichts auf eine Differenz zwischen dem definierten Maximalgewicht zum Beladen des LKW-Auflegers und dem Gesamtgewicht einzustellen. Die Einstelleinheit kann beispielsweise ausgebildet sein, um den Wert derart einzustellen, dass die Arbeitsmaschine das nachfolgende Schaufelinhaltsgewicht in die Schaufel gräbt, welches ähnlich der oder genau die fehlende Masse an Schüttgut zum Erreichen des Maximalgewichts ist. Ferner kann die Einstelleinheit gemäß einer Ausführungsform ausgebildet sein, um unter Verwendung des Schaufelinhaltsgewichts und des Maximalgewichts eine Anzahl an Beladungsvorgängen der Schaufel einstellen oder die Anzahl für einen Maschinenführer anzuzeigen, beispielsweise in einem sogenannten „Führerhaus-Informations-System“, kurz „FIS“. Eine solche Einstelleinheit kann dazu dienen, um den LKW-Aufleger optimal zu befüllen, beispielsweise automatisiert und/oder als Hinweisfunktion für den Maschinenführer.
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Es ist weiterhin von Vorteil, wenn die mobile Arbeitsmaschine gemäß einer Ausführungsform eine Auswerteeinheit aufweist, die ausgebildet ist, um als Eingangsgröße den Druck, das Kamerabild von dem Schaufelinhalt und/oder das Schaufelinhaltsgewicht einzulesen und als Ausgangsgröße eine Dichte des Schüttguts, einen Schaufelschwerpunkt und/oder eine Gelenk- und Zylinderreibung auszugeben. Die Zylinderreibung kann eine an einem Auslegerzylinders des Arbeitsarms auftretende Reibung sein. Die Gelenkreibung kann eine an einem Gelenk des Arbeitsarms auftretende Reibung sein. Die Auswerteeinheit kann eine Software in Form eines neuronalen Netzes aufweisen und beispielsweise auf einem extern von der Bestimmeinheit angeordneten Medium wie der Cloud angeordnet sein. Als Eingangsgröße kann die Auswerteeinheit ferner ausgebildet sein, um das Gesamtgewicht des Schüttguts und/oder eine geschätzte Verteilung des Schüttguts in dem LKW-Aufleger zu erhalten. Werte wie die Dichte des Schüttguts, der Schaufelschwerpunkt und/oder die Gelenk- und Zylinderreibung können beispielsweise dazu dienen, um das Schaufelinhaltsgewicht in einem weiteren Überprüfungsvorgang zu überprüfen und/oder ein Modell der Bestimmeinheit anzupassen.
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Beispielsweise kann die Bestimmeinheit ein Modell zum Bestimmen des Schaufelinhaltsgewichts und/oder der Art des Schaufelinhalts aufweisen und ausgebildet sein, um unter Verwendung der Dichte des Schüttguts, des Schaufelschwerpunkts und/oder der Gelenk- und Zylinderreibung und/oder des Drucks und/oder Kamerabilds und/oder einem an einem Wiegepunkt gemessenen Referenzgewicht des mit dem Schüttgut beladenen LKW-Auflegers eine Optimierung des Modells durchzuführen. Hierzu kann die Bestimmeinheit ausgebildet sein, um unter Verwendung eines neuronalen Netzes der Bestimmeinheit eine Optimierung des Modells durchzuführen. Bei dem Referenzgewicht kann es sich um ein Gewicht eines gesamten LKWs mit dem mit Schüttgut beladenen LKW-Aufleger handeln. Nach Abzug des Gewichts des LKWs und LKW-Auflegers von dem Referenzgewicht kann ein Referenzgesamtgewicht lediglich des Schüttguts in dem LKW-Aufleger bestimmt werden. Die Optimierung des Modells kann dazu dienen, dass Abweichungen des Gesamtgewichts von dem Referenzgesamtgewicht korrigiert werden, um im Folgenden genauere Ergebnisse für das Gesamtgewicht erzielen zu können.
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Vorteilhafterweise kann ein neuronales Netz verwendet werden, das ausgebildet ist, um aus den Eingangsgrößen Druck und/oder Kamerabild und/oder Schaufelinhaltsgewicht als Ausgangsgröße eine Gesamtmasse des Schüttguts in dem LKW-Aufleger, eine Achslastverteilung und/oder eine Schüttgutverteilung des Schüttguts zu bestimmen. Optional ist das neuronale Netz ausgebildet ist, um in einer fortlaufenden Trainingsphase unter Verwendung des Kamerabilds von dem LKW-Aufleger und/oder eines an einem Wiegepunkt gemessenen Referenzgewichts des mit dem Schüttgut beladenen LKW-Auflegers eine Beziehung zu der Gesamtmasse, Achslastverteilung und/oder Schüttgutverteilung herzustellen, um einen Abgleich zwischen Soll- und Istwerten zu erreichen, um eine Kostenfunktion aufzustellen, welche unter Verwendung eines Optimierers optimiert wird und somit Gewichte des neuronalen Netzes bestimmt. Das neuronale Netz und/oder der Optimierer können beispielsweise auf einem extern von der Bestimmeinheit angeordneten Medium wie der Cloud angeordnet sein. Bei dem neuronalen Netz kann es sich um jenes vorangehend beschriebene neuronale Netz zum Ausgeben ferner der Dichte des Schüttguts, des Schaufelschwerpunkts und/oder der Gelenk- und Zylinderreibung handeln. Das neuronale Netz kann ausgebildet sein, um als Eingangsgröße ferner das Gesamtgewicht des Schüttguts und/oder eine geschätzte Verteilung des Schüttguts in dem LKW-Aufleger zu erhalten. Bei dem Referenzgewicht kann es sich um das Gewicht des gesamten LKWs mit dem mit Schüttgut beladenen LKW-Aufleger handeln. Nach Abzug des Gewichts des LKWs und LKW-Auflegers von dem Referenzgewicht kann ein Referenzgesamtgewicht lediglich des Schüttguts in dem LKW-Aufleger bestimmt werden. Durch Bestimmen der Gewichte des neuronalen Netzes können Abweichungen der Gesamtmasse von dem Referenzgesamtgewicht korrigiert werden, um im Folgenden genauere Ergebnisse für die Gesamtmasse erzielen zu können.
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Gemäß einer Ausführungsform kann der Maschinenarm zumindest einen Auslegerzylinder für einen Bagger, einen Radlader oder einen Teleskoplader aufweisen. Der Drucksensor kann beispielsweise in der Bodenseite des Auslegerzylinders angeordnet sein.
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Die mobile Arbeitsmaschine kann die Bestimmeinheit aufweisen, die in die Arbeitsmaschine integriert ist. So kann vorteilhafterweise eine Arbeitsmaschine bereitgestellt werden, die beim Beladungsvorgang einer Schaufel das Schaufelinhaltsgewicht bestimmt.
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Ein Verfahren zum Überwachen eines Betriebs einer mobilen Arbeitsmaschine in einer der vorangehend beschriebenen Varianten weist einen Schritt des Einlesens des Drucksignals und/oder einen Schritt des Einlesens des Kamerasignals und einen Schritt des Bestimmens auf. Im Schritt des Einlesens des Drucksignals wird das Drucksignal eingelesen, das einen Druck eines Systemgewichts der mit dem Maschinenarm gekoppelten Schaufel und des Schaufelinhalts der Schaufel repräsentiert Im Schritt des Einlesens des Kamerasignals wird das Kamerasignal eingelesen, das ein Kamerabild von dem Schaufelinhalt und/oder dem LKW-Aufleger repräsentiert. Im Schritt des Bestimmens wird das Schaufelinhaltsgewichts und/oder die Art des Schaufelinhalts unter Verwendung des Drucksignals und/oder Kamerasignals bestimmt.
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Zur Bestimmung des Schaufelinhaltsgewichts kann auf bekannte Verfahren zurückgegriffen werden. Beispielsweise kann das Schaufelinhaltsgewicht unter Verwendung einer Bestimmungsvorschrift aus dem Drucksignal und einem Relativlagen von Auslegerelementen des Maschinenarms repräsentierenden Lagesignal bestimmt werden. Die Position eines das Drucksignal bereitstellenden Drucksensors kann auch als Toolsensorpoint bezeichnet werden. Beispielsweise ist der Drucksensor fix an einem Anschluss der Bodenseite eines Auslegerzylinders des Maschinenarms positioniert und ändert seine Position relativ zu dem Ausleger und dem Auslegerzylinder des Maschinenarms nicht. Der Drucksensor ist gemäß einer Ausführungsform ausgebildet, um den Duck auf der Bodenseite aufzunehmen, wodurch die Zylinderkraft bestimmt werden kann. Aus der Kenntnis dieser Kraft bzw. Kraftänderung gegenüber dem unbeladenen Zustand und der gleichzeitigen Kenntnis der kinematischen Verhältnisse, also der Relativlagen der einzelnen Auslegerelemente bzw. deren Schwerpunkte untereinander einschließlich der Last oder Ladung, kann auf die Masse der Ladung geschlossen werden. Die Position bzw. Positionsänderung des Drucksensors absolut zum Erdschwerefeld ist dabei nicht relevant. Wichtig ist die Erfassung des Druckwerts in dem Zylinder durch die Änderung der Schwerpunktpositionen aller beteiligten Auslegerelemente. Optional kann eine unter Verwendung des Kamerasignals ermittelte Verteilung von Material innehrhalb der Schaufel von der Bestimmungsvorschrift bei der Bestimmung des Schaufelinhaltsgewichts berücksichtigt werden.
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Das Verfahren kann ferner einen Schritt des Erfassens des Drucks vor dem Schritt des Einlesens des Drucksignals aufweisen, wobei im Schritt des Erfassens des Drucks der Druck unter Verwendung eines Drucksensors an dem Maschinenarm erfasst wird und das den Druck repräsentierende Drucksignal bereitgestellt wird.
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Das Verfahren kann ferner einen Schritt des Erfassens des Kamerabilds vor dem Schritt des Einlesens des Kamerasignals aufweisen, wobei im Schritt des Erfassens des Kamerabilds das Kamerabild unter Verwendung zumindest einer Kamera erfasst wird und das das Kamerabild repräsentierende Kamerasignal bereitgestellt wird.
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Dieses Verfahren kann beispielsweise in Software oder Hardware oder in einer Mischform aus Software und Hardware beispielsweise in einem Steuergerät implementiert sein.
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Der hier vorgestellte Ansatz schafft ferner eine Vorrichtung, die ausgebildet ist, um die Schritte einer Variante eines hier vorgestellten Verfahrens in entsprechenden Einrichtungen durchzuführen, anzusteuern bzw. umzusetzen. Auch durch diese Ausführungsvariante des Ansatzes in Form einer Vorrichtung kann die dem Ansatz zugrunde liegende Aufgabe schnell und effizient gelöst werden.
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Hierzu kann die Vorrichtung zumindest eine Recheneinheit zum Verarbeiten von Signalen oder Daten, zumindest eine Speichereinheit zum Speichern von Signalen oder Daten, zumindest eine Schnittstelle zu einem Sensor oder einem Aktor zum Einlesen von Sensorsignalen von dem Sensor oder zum Ausgeben von Daten- oder Steuersignalen an den Aktor und/oder zumindest eine Kommunikationsschnittstelle zum Einlesen oder Ausgeben von Daten aufweisen, die in ein Kommunikationsprotokoll eingebettet sind. Die Recheneinheit kann beispielsweise ein Signalprozessor, ein Mikrocontroller oder dergleichen sein, wobei die Speichereinheit ein Flash-Speicher, ein EEPROM oder eine magnetische Speichereinheit sein kann. Die Kommunikationsschnittstelle kann ausgebildet sein, um Daten drahtlos und/oder leitungsgebunden einzulesen oder auszugeben, wobei eine Kommunikationsschnittstelle, die leitungsgebundene Daten einlesen oder ausgeben kann, diese Daten beispielsweise elektrisch oder optisch aus einer entsprechenden Datenübertragungsleitung einlesen oder in eine entsprechende Datenübertragungsleitung ausgeben kann.
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Unter einer Vorrichtung kann vorliegend ein elektrisches Gerät verstanden werden, das Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Steuer- und/oder Datensignale ausgibt. Die Vorrichtung kann eine Schnittstelle aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein kann. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil eines sogenannten System-ASICs sein, der verschiedenste Funktionen der Vorrichtung beinhaltet. Es ist jedoch auch möglich, dass die Schnittstellen eigene, integrierte Schaltkreise sind oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind.
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Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt oder Computerprogramm mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger oder Speichermedium wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann und zur Durchführung, Umsetzung und/oder Ansteuerung der Schritte des Verfahrens nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, insbesondere wenn das Programmprodukt oder Programm auf einem Computer oder einer Vorrichtung ausgeführt wird.
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Ausführungsbeispiele des hier vorgestellten Ansatzes sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:
- 1 eine schematische Darstellung einer mobilen Arbeitsmaschine gemäß einem Ausführungsbeispiel;
- 2 eine schematische Darstellung eines Verfahrensgemäß einem Ausführungsbeispiel; und
- 3 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel zum Überwachen eines Betriebs einer mobilen Arbeitsmaschine.
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In der nachfolgenden Beschreibung günstiger Ausführungsbeispiele des vorliegenden Ansatzes werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.
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1 zeigt eine schematische Darstellung einer mobilen Arbeitsmaschine 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Lediglich beispielhaft ist die mobile Arbeitsmaschine 100 gemäß diesem Ausführungsbeispiel als ein Bagger ausgeformt. Gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel handelt es sich bei der mobilen Arbeitsmaschine 100 um einen Radlader oder einen Teleskoplader, auch „Telehandler“ genannt.
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Die mobile Arbeitsmaschine 100 weist zumindest einen beweglichen Maschinenarm 105 zum Bewegen von in einer Schaufel 110 der Arbeitsmaschine 100 aufnehmbarem Schüttgut 115 während eines Beladungsvorgangs eines LKW-Auflegers 120 mit dem Schüttgut 115 auf. Der LKW-Aufleger 120 ist beispielsweise Teil eines Kipplasters. Ferner weist die Arbeitsmaschine 100 einen Drucksensor 125 und/oder zumindest eine Kamera 130 und eine Bestimmeinheit 135 oder eine Schnittstelle zu der Bestimmeinheit 135 auf. Der Drucksensor 125 ist an dem Maschinenarm 105 angeordnet und dazu ausgebildet, um einen Druck an dem Maschinenarm 105 zu erfassen, wobei der Druck ein Systemgewicht der mit dem Maschinenarm 105 gekoppelten Schaufel 110 und eines Schaufelinhalts der Schaufel 110 repräsentiert. Der Drucksensor 125 ist ferner ausgebildet, um ein den Druck repräsentierendes Drucksignal 140 bereitzustellen. Die Kamera 130 ist ausgebildet, um ein Kamerabild von dem Schaufelinhalt und/oder von dem LKW-Aufleger 120 zu erfassen und ein das Kamerabild repräsentierendes Kamerasignal 145 bereitzustellen. Die Bestimmeinheit 135 ist ausgebildet, um unter Verwendung des Drucksignals 140 und/oder Kamerasignals 145 ein Schaufelinhaltsgewicht 150 des Schaufelinhalts und/oder eine Art des Schaufelinhalts zu bestimmen.
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Gemäß diesem Ausführungsbeispiel weist die mobile Arbeitsmaschine 100 die Bestimmeinheit 135 auf, die in die Arbeitsmaschine 100 integriert ist, beispielsweise in ein Steuergerät der Arbeitsmaschine 100 implementiert ist. Der Maschinenarm 105 weist gemäß diesem Ausführungsbeispiel zumindest einen Auslegerzylinder 155 für die als Bagger ausgeformte Arbeitsmaschine 100 auf. Der Drucksensor 125 ist beispielsweise in einer Bodenseite des Auslegerzylinders angeordnet. Die Kamera 130 ist zum Erfassen des Schaufelinhalts gemäß diesem Ausführungsbeispiel an dem Maschinenarm 105 angeordnet. Zusätzlich oder alternativ ist gemäß einem Ausführungsbeispiel zumindest eine weitere Kamera zum Erfassen des LKW-Auflegers 120 im Bereich einer Wiegestelle zum Wiegen eines den LKW-Aufleger 120 umfassenden LKWs 160 angeordnet, siehe hierzu auch 2. Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist die Arbeitsmaschine 100 mehrere der Kameras 130 zum Erfassen des Schaufelinhalts und/oder mehrere der weiteren Kameras zum Erfassen des LKW-Auflegers 120 auf. Auch die Schaufel 110 ist gemäß einem Ausführungsbeispiel Teil der mobilen Arbeitsmaschine 100.
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Gemäß diesem Ausführungsbeispiel weist die mobile Arbeitsmaschine 100 ferner zumindest einen an dem Maschinenarm 105 angeordneten Positionserkennungssensor 165 auf, der dazu ausgebildet ist, um eine Schaufelposition 170 der Schaufel 110 zu erkennen, wobei die Bestimmeinheit 135 ausgebildet ist, um unter Verwendung ferner der Schaufelposition 170 das Schaufelinhaltsgewicht 150 zu bestimmen. Die Schaufelposition wird im Folgenden auch als „Tool Center Point“ oder kurz „TCP“ bezeichnet. Der Positionserkennungssensor 165 ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel beispielsweise als ein oder mehrere Inertialsensoren ausgeformt. Beispielsweise sind mehrere Positionserkennungssensoren 165, beispielsweise Inertialsensoren, an mehreren Gliedelementen des Maschinenarms 105 angeordnet, um je Messdaten wie Beschleunigungen und/oder Winkelgeschwindigkeiten bereitzustellen, von welchen nach einer Fusionierung durch z. B. einem Kalman-Filter auf die absolute Winkellage zum Erdschwerefeld eines jeden einzelnen Gliedelements geschlossen wird. Sind die absoluten Winkel bekannt, werden hierdurch Relativwinkel zwischen den einzelnen Gliedelementen bestimmt und es wird durch Kenntnis der kinematischen offenen Kette des Mehrgelenkmechanismus „Arbeitsarm“/Maschinenarm 105 bei z. B. dem hier gezeigten Bagger auf die Position der Schaufel 110 geschlossen. Durch die weitere Kenntnis mindestens des Druckes in der Bodenseite des Auslegerzylinders 155 des Baggers ist die Gesamtmasse der Schaufel 110, also das Schaufelgewicht inklusive der Beladung, sehr genau schätzbar.
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Der Drucksensor 125 ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel dazu ausgebildet, um während eines weiteren Beladungsvorgangs zu einem sich von dem Erfassen des Drucks unterscheidenden Zeitpunkt einen weiteren Druck an dem Maschinenarm 105 zu erfassen, der ein weiteres Systemgewicht der Schaufel 110 und eines weiteren Schaufelinhalts der Schaufel 110 repräsentiert, wobei der Drucksensor 125 ausgebildet ist, um ein den weiteren Druck repräsentierendes weiteres Drucksignal bereitzustellen, und/oder wobei die Kamera 130 ausgebildet ist, um ein weiteres Kamerabild von dem weiteren Schaufelinhalt und/oder dem LKW-Aufleger 120 zu erfassen und ein das weitere Kamerabild repräsentierendes weiteres Kamerasignal bereitzustellen, wobei die Bestimmeinheit 135 ausgebildet ist, um unter Verwendung des weiteren Drucksignals und/oder weiteren Kamerasignals ein weiteres Schaufelinhaltsgewicht des weiteren Schaufelinhalts und/oder eine weitere Art des weiteren Schaufelinhalts zu bestimmen. So wird gemäß einem Ausführungsbeispiel das Gewicht jedes einzelnen Schaufelaushubs erneut von der Bestimmeinheit 135 bestimmt.
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Die Bestimmeinheit 135 ist ferner gemäß diesem Ausführungsbeispiel ausgebildet, um das Schaufelinhaltsgewicht und das weitere Schaufelinhaltsgewicht zu addieren, um ein Gesamtgewicht des Schüttguts 115 während der Beladungsvorgänge zu bestimmen. Entsprechend werden gemäß einem Ausführungsbeispiel eine beliebige Anzahl weiterer Schaufelinhaltsgewichte weiterer Beladungsvorgänge von der Bestimmeinheit 135 addiert, um das in dem LKW-Aufleger 120 aufgenommene Gesamtgewicht des Schüttguts 115 zu erkennen.
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Gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel ist die Bestimmeinheit 135 extern zu der Arbeitsmaschine 100 angeordnet und über eine geeignete Schnittstelle mit der Arbeitsmaschine 100 zur Datenübertragung gekoppelt.
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2 zeigt eine schematische Darstellung eines Verfahrens zum Überwachen eines Betriebs einer mobilen Arbeitsmaschine 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Dabei kann es sich um die in 1 beschriebene mobile Arbeitsmaschine 100 handeln. Zur Veranschaulichung weiterer Funktionen ist die Bestimmeinheit 135 gemäß diesem Ausführungsbeispiel lediglich beispielhaft extern von der mobilen Arbeitsmaschine 100 dargestellt.
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Die mobile Arbeitsmaschine 100 weist gemäß diesem Ausführungsbeispiel ferner eine Auswerteeinheit 200, eine Einstelleinheit 205 und/oder eine Ausgabeeinheit 210 auf.
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Die Auswerteeinheit 200 ist ausgebildet, um als Eingangsgröße den mittels des Drucksignals 140 übermittelten Druck, das mittels des Kamerasignals 145 übermittelte Kamerabild von dem Schaufelinhalt und/oder das Schaufelinhaltsgewicht 150 einzulesen und als Ausgangsgröße eine Dichte 212 des Schüttguts, einen Schaufelschwerpunkt 213 und/oder eine Gelenk- und Zylinderreibung 215 auszugeben. Die Auswerteeinheit 200 ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel ausgebildet, um als Eingangsgröße ferner das Gesamtgewicht 220 des Schüttguts und/oder eine geschätzte Verteilung 225 des Schüttguts in dem LKW-Aufleger 120 von der Bestimmeinheit 135 einzulesen, um die Dichte 212 des Schüttguts, den Schaufelschwerpunkt 213 und/oder die Gelenk- und Zylinderreibung 215 auszugeben.
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Die Auswerteeinheit 200 weist gemäß einem Ausführungsbeispiel ausgebildet, um eine Software in Form eines neuronalen Netzes 227 auszuführen. und ist beispielsweise auf einem extern von der Bestimmeinheit 135 angeordneten Medium wie einer Cloud 228 angeordnet.
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Die Bestimmeinheit 135 weist gemäß einem Ausführungsbeispiel ein Modell zum Bestimmen des Schaufelinhaltsgewichts 150 und/oder der Art des Schaufelinhalts auf und ist ausgebildet, um unter Verwendung der Dichte 212 des Schüttguts, des Schaufelschwerpunkts 213 und/oder der Gelenk- und Zylinderreibung 215 und/oder des Drucks und/oder Kamerabilds und/oder einem an einem Wiegepunkt 230 gemessenen Referenzgewicht des mit dem Schüttgut beladenen LKW-Auflegers 120 eine Optimierung des Modells durchzuführen. Hierzu ist die Bestimmeinheit 135 gemäß einem Ausführungsbeispiel ausgebildet, um unter Verwendung eines neuronalen Netzes der Bestimmeinheit 135 eine Optimierung des Modells durchzuführen. Bei dem Referenzgewicht handelt es sich um ein Gewicht des gesamten LKWs 160 mit dem mit Schüttgut beladenen LKW-Aufleger 120. Nach Abzug des Gewichts des LKWs 160 und LKW-Auflegers 120 von dem Referenzgewicht ist ein Referenzgesamtgewicht 235 lediglich des Schüttguts in dem LKW-Aufleger 120 bestimmbar. Die Optimierung des Modells dient gemäß einem Ausführungsbeispiel dazu, dass Abweichungen des Gesamtgewichts 220 von dem Referenzgesamtgewicht 235 korrigiert werden, um im Folgenden genauere Ergebnisse für das Gesamtgewicht 220 erzielen zu können.
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Die mobile Arbeitsmaschine 100 weist ferner gemäß einem Ausführungsbeispiel Software in Form eines neuronalen Netzes 227 auf, das ausgebildet ist, um als Eingangsgröße den mittels des Drucksignals 140 übermittelten Druck und/oder das mittels des Kamerasignals 145 übermittelte Kamerabild und/oder das Schaufelinhaltsgewicht 150 zu erhalten und als Ausgangsgröße eine Gesamtmasse 232 des Schüttguts in dem LKW-Aufleger 120, Achslastverteilung 240 und/oder Schüttgutverteilung 245 des Schüttguts auszugeben. Das neuronale Netz 227 kann ausgehend von einer Grundstruktur fortlaufend angelernt werden und dabei beispielsweise unter Verwendung des Kamerabilds von dem LKW-Aufleger 120 und/oder eines an dem Wiegepunkt 230 gemessenen Referenzgewichts des mit dem Schüttgut beladenen LKW-Auflegers 120 eine Beziehung zu der Gesamtmasse 232, Achslastverteilung 240 und/oder Schüttgutverteilung 245 herzustellen, um einen Abgleich zwischen Soll- und Istwerten zu erreichen, um eine Kostenfunktion 250 aufzustellen, welche unter Verwendung eines Optimierers 255 optimiert wird und somit Gewichte 260 des neuronalen Netzes 227 bestimmt.
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Das neuronale Netz 227 und/oder der Optimierer 255 sind gemäß einem Ausführungsbeispiel beispielsweise auf einem extern von der Bestimmeinheit 135 angeordneten Medium wie der Cloud 228 angeordnet. Bei dem neuronalen Netz 227 handelt es sich gemäß einem Ausführungsbeispiel um jenes vorangehend beschriebene neuronale Netz 227 zum Ausgeben ferner der Dichte 212 des Schüttguts, des Schaufelschwerpunkts 213 und/oder der Gelenk- und Zylinderreibung 215. Das neuronale Netz 227 ist gemäß einem Ausführungsbeispiel ausgebildet, um als Eingangsgröße ferner das Gesamtgewicht 150 des Schüttguts und/oder eine geschätzte Verteilung 225 des Schüttguts in dem LKW-Aufleger 120 von der Bestimmeinheit 135 einzulesen, um die Gesamtmasse 232, Achslastverteilung 240 und/oder Schüttgutverteilung 245 auszugeben. Bei dem Referenzgewicht handelt es sich gemäß diesem Ausführungsbeispiel um das Gewicht des gesamten LKWs 160 mit dem mit Schüttgut beladenen LKW-Aufleger 120. Nach Abzug des Gewichts des LKWs 160 und LKW-Auflegers 120 von dem Referenzgewicht ist ein Referenzgesamtgewicht 235 lediglich des Schüttguts in dem LKW-Aufleger 120 bestimmbar. Durch Bestimmen der Gewichte 260 des neuronalen Netzes 227 werden gemäß einem Ausführungsbeispiel Abweichungen des Gesamtmasse 232 von dem Referenzgesamtgewicht 235 korrigiert, um im Folgenden genauere Ergebnisse für die Gesamtmasse 232 erzielen zu können.
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Die Einstelleinheit 205 ist ausgebildet, um einen Wert 263 eines nachfolgenden Schaufelinhaltsgewichts auf eine Differenz zwischen einem definierten Maximalgewicht zum Beladen des LKW-Auflegers 120 und dem Gesamtgewicht 220 einzustellen. Die Einstelleinheit 205 ist hierzu beispielsweise ausgebildet, um den Wert 263 derart einzustellen, dass die Arbeitsmaschine 100 das nachfolgende Schaufelinhaltsgewicht in die Schaufel gräbt, welches ähnlich der oder genau die fehlende Masse an Schüttgut zum Erreichen des Maximalgewichts ist. Ferner ist die Einstelleinheit 205 gemäß einem Ausführungsbeispiel ausgebildet, um unter Verwendung des Schaufelinhaltsgewichts 150 und des Maximalgewichts eine Anzahl an Beladungsvorgängen der Schaufel einzustellen oder die Anzahl für einen Maschinenführer der Arbeitsmaschine 100 anzuzeigen, beispielsweise in einem sogenannten „Führerhaus-Informations-System“, kurz „FIS“. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Einstelleinheit 205 ausgebildet, um eine Rückmeldung des verbleibenden Gewichts bis zur vollen Beladung bereitzustellen.
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Die Ausgabeeinheit 210 ist optional ausgebildet, um ein Warnsignal 265 auszugeben, das eine akustisch, optisch und/oder haptisch wahrnehmbare Warnung an einen Maschinenführer der Arbeitsmaschine 100 erzeugt, wenn das Gesamtgewicht des Schüttguts das definierte Maximalgewicht zum Beladen des LKW-Auflegers 120 erreicht oder überschreitet.
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Lediglich beispielhaft sind die Einstelleinheit 205 und die Ausgabeeinheit 210 gemäß diesem Ausführungsbeispiel in der Bestimmeinheit 135 implementiert. Gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel sind die Einstelleinheit 205 und/oder die Ausgabeeinheit 210 extern von der Bestimmeinheit 135, beispielsweise in der Arbeitsmaschine 100 oder der Cloud 228, angeordnet.
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Ferner ist in 2 die in 1 beschriebene Winkellage 280 zumindest eines Gliedelements des Maschinenarms der Arbeitsmaschine 100 dargestellt. Die Winkellage 280 kann auch als „Gelenkwinkel“ bezeichnet werden. Dargestellt sind in 2 ferner Initialparameter 270 und Initialgewichte 275. Die Bestimmeinheit 135 ist ausgebildet, um vor dem Einlesen des Drucksignals 140, Kamerasignals 145, Positionssignals 170 und/oder der Winkellage 280 die Initialparameter 270 einzulesen und unter Verwendung des Modells ein Initialschaufelinhaltsgewicht zu bestimmen. Das neuronale Netz 227 ist ausgebildet, um vor dem Bestimmen und/oder Einstellen der Gewichte 260 die Initialgewichte 275 zu erhalten und zur Gewichtung der Knotenpunkte des neuronalen Netzes 227 anzuwenden.
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In anderen Worten ausgedrückt, zeigt 2 eine Systemarchitektur zur Durchführung eines hier beispielhaft cloudbasierten Verfahrens zur Verbesserung der Gewichtsschätzung eines Materialaushubs eines Baggers zwecks optimaler Beladung eines LKWs 160.
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Heute werden LKWs an Baustellen von Baggern, Radladern oder anderen Baumaschinen beladen, ohne das genaue aktuelle Zuladungsgewicht des LKWs zu kennen. Natürlich spielt die Materialeigenschaft des Schüttguts eine entscheidende Rolle bei der Gewichtsbestimmung, aber die Erfahrung des Baggerführers kalkuliert diese in die Gesamtgewichtsbestimmung mit ein.
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Spätestens beim Verlassen der Baustelle soll der LKW über eine Waage fahren, um das genaue Gewicht des LKWs zu bestimmen. Eine Überladung sollte vermieden werden, da bereits eine geringe Überladung eine Ordnungswidrigkeit darstellt, welche geahndet wird. Ein Abladen an der Baustellenausfahrt ist zeitaufwendig und sollte ebenfalls vermieden werden. Zu gering beladene LKWs kosten unnötig Geld, da dadurch die Anzahl an Fuhren steigt, dies also aus ökonomischer wie ökologischer Sicht ebenfalls vermieden werden sollte.
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Die hier vorgestellte mobile Arbeitsmaschine realisiert daher eine Architektur sowie ein in 3 beschriebenes Verfahren, wie eine bestehende Gewichtsschätzung des Materialaushubs technisch realisiert werden kann, sodass der LKW optimal beladen werden kann.
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Unterschiedliche Materialaushübe weisen aufgrund ihrer Beschaffenheit/Dichte als auch durch unterschiedliche Wetterbedingungen verschiedene Massen pro beladener Schaufel auf. Diese genau zu bestimmen obliegt derzeit meist der Erfahrung des Baggerführers. Er belädt den LKW nach bestem Wissen und Gewissen, indem er die Masse auf der Baggerschaufel und/oder die im LKW abschätzt. Hierbei kommt es auch sehr auf die Erfahrung und Fähigkeiten eines Maschinenbedieners an, seine Schaufel reproduzierbar von Zyklus zu Zyklus homogen und dicht gepackt zu beladen. Eine Über- als auch Unterladung sollte vermieden werden. Die optimale Beladung des LKWs 160 kann nur mit technischer Unterstützung erfolgen. Diese erfolgt bei der hier vorgestellten Arbeitsmaschine 100 daher vorteilhafterweise frühzeitig, sprich direkt an der Baustelle, und nicht erst wenn der LKW 160 beladen ist. Stand heute gibt es erste Konzepte, Arbeitsmaschinen wie bspw. Bagger mit Kamerasystemen auszustatten als auch mit weiteren Sensoren, vor allem Inertialsensoren, zu versehen, um beispielsweise die Schaufelposition, also den TCP (Tool Center Point), genau zu bestimmen und Kollisionen mit anderen Maschinen oder Menschen zu vermeiden, insbesondere beim vollautomatisierten Arbeiten. Um die Position der Schaufel bestimmen zu können, sind gemäß diesem Ausführungsbeispiel auf mehreren Gliedelementen oder jedem Gliedelement des Arbeitsarms Inertialsensoren montiert, aus deren Messdaten wie Beschleunigungen und Winkelgeschwindigkeiten nach einer Fusionierung durch z. B. einem Kalman-Filter auf die absolute Winkellage 280 zum Erdschwerefeld eines jeden einzelnen Gliedelements geschlossen wird. Sind die absoluten Winkel bekannt, werden hierdurch die Relativwinkel zwischen den einzelnen Gliedelementen bestimmt und durch Kenntnis der kinematischen offenen Kette des Mehrgelenkmechanismus „Arbeitsarm“ bei z. B. einem Bagger auf die Position des TCP geschlossen. Durch die weitere Kenntnis mindestens des Druckes in der Bodenseite des Auslegerzylinders des Baggers ist die Gesamtmasse der Schaufel, also das Schaufelgewicht inklusive der Beladung, schätzbar. Ungenauigkeiten entstehen hierbei jedoch durch Modellfehler, Toleranzen und Reibungseffekte in den Zylindern und Lagern der Maschine. Wie diese Teil-Systeme intelligent miteinander verknüpft werden können, um die Massebestimmung des Materialaushubs in der Baggerschaufel zu verbessern und darüber hinaus auch die Gesamtmasse 232, welche sich im LKW 160 befinden sollte, zu schätzen, ohne dass dieser bei jeder Fahrt gewogen werden muss, ist in der hier beschriebenen Systemarchitektur und dem dazugehörenden Verfahren dargestellt.
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Unter Verwendung zumindest der Bestimmeinheit 135 ist ein Verfahren zur exakten Bestimmung der Masse des Erdaushubs in einer Baggerschaufel durchführbar. Darauf aufbauend wird gemäß einem Ausführungsbeispiel das aktuelle Zuladungsgewicht des LKWs 160 bestimmt, sodass das Gesamtgewicht 220 weder über- noch unterschritten wird. Das Verfahren, basierend auf technischer Grundlage der Bestimmeinheit 135, unterstützt den Baggerführer derart, dass ihm gemäß einem Ausführungsbeispiel ein sogenannter „Grabassistent“ zur Verfügung gestellt wird, um genau die fehlende Masse in die Schaufel zu graben, damit der LKW 160 optimal befüllt wird.
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Der beschriebene Ansatz ermöglicht eine exakte Bestimmung der Ladung des LKWs 160. Dadurch kann eine Überladung oder Unterladung vermieden werden. Dies führt zu einem ökonomischen und ökologischen Vorteil. Die exakte Beladung des LKWs 160 kann dabei durch die richtige Anzahl an Beladevorgängen und die richtige Menge des Schaufelinhalts sichergestellt werden. Dazu ist bei Beladung des LKWs 160 mit gleichem Schüttgut nur bei der ersten Fahrt eine Wiegung des LKWs 160 erforderlich. Dies führt zu einer Zeitersparnis. Der Baggerführer erhält optional eine Information, beispielsweise optisch, akustisch und/oder haptisch, wenn der LKW 160 sein maximales Gesamtgewicht erreicht hat oder wann der LKW 160 sein maximales Gesamtgewicht erreichen wird. Dadurch braucht der Baggerführer dies nicht mehr grob abzuschätzen.
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Gezeigt ist in 2 die Systemarchitektur für die Massenschätzung des Schaufelinhalts der Arbeitsmaschine 100 in Form eines Baggers in Verbindung mit dem Beladezustand des LKWs 160. Hierbei sind zwei Szenarien 285, 290 berücksichtigt, welche gemäß unterschiedlichen Ausführungsbeispielen jeweils unabhängig voneinander ablaufen oder auch, wie hier dargestellt, in Kombination miteinander agieren.
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In dem auch in 1 beschriebenen ersten Szenario 285 befindet sich die Kamera am Bagger, und überwacht den Schaufelinhalt; der Inhalt des LKW-Auflegers 120 wird gemäß einem Ausführungsbeispiel über diese Kamera ebenso mit aufgenommen und die Daten für eine Auswertung genutzt. In dem zweiten Szenario 290 befindet sich zumindest eine weitere Kamera 295 an der Wiegeanlage 230 für den LKW 160, welche den Inhalt des LKW-Auflegers 120 überwacht; der Schaufelinhalt des Baggers wird nicht überwacht. In dem hier dargestellten gemeinsamen Szenario stehen beide Kamerasysteme in einer gemeinsamen Verbindung zueinander.
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In einem Anwendungsbeispiel wird anhand der am Bagger angebrachten Drucksensoren an den Zylindern, des Positionsschätzers der Schaufel, der Gelenkwinkel des Auslegers und des Stiels sowie der Kamera, welche den Schaufelinhalt, beispielsweise den Füllstand und eventuell eine Materialbeschaffenheit, überwacht, von der Bestimmeinheit 135 das Schaufelinhaltsgewicht 150 geschätzt, das auch als „Schaufelmasseninhalt“ bezeichnet werden kann. Aus der Summe aller Aushübe, also der Summer aller geschätzten Schaufelmasseninhalte, wird von der Bestimmeinheit 135 in einem nächsten Schritt das Gesamtgewicht 220 an Schüttgut im Aufleger 120 des LKWs 160 geschätzt. Diese Schätzgrößen sind gemäß einem Ausführungsbeispiel Eingangsgrößen des künstlichen neuronalen Netzes 227, welches gemäß diesem Ausführungsbeispiel lediglich beispielhaft auf einem externen Medium, beispielsweise der Cloud 228, ausgeführt wird. Ausgangsgrößen des neuronalen Netzwerkes 227 sind zum einen die Dichte 212 des Materials, der Schaufelschwerpunkt 213, bzw. der Schwerpunkt der Schaufelbeladung, und die Gelenk- und Zylinderreibung 215. Anhand dieser Größen und den am Bagger gemessenen Größen erfolgt gemäß einem Ausführungsbeispiel eine Optimierung zur möglichst genauen Massebestimmung des Schüttguts in Kombination des zu optimierenden neuronalen Netzes 227 mit dem Abgleich der an dem Wiegepunkt 230 gemessenen Daten. Verbessert wird dieses Vorgehen gemäß einem Ausführungsbeispiel durch die Kombination mit dem Vorgehen des zweiten Szenarios 290. Hierbei fährt der LKW 160 beim Verlassen der Baustelle über den Wiegepunkt 230 einer Waage einer Wiegestation, die sein zulässiges Gesamtgewicht überprüft. Diese Information sowie die Achslastaufteilung 240 und die Information aus der über der Mulde befindlichen weiteren Kamera 295, welche den Inhalt des Auflegers 120 überwacht, werden gemäß einem Ausführungsbeispiel ebenfalls an die Cloud 228 übermittelt. Dadurch, dass das neuronale Netz 227 auch Daten der auf dem Bagger installierten Kamera erhält, welche Informationen über die Art und/oder Beschaffenheit des Schüttguts und der Lage des Schüttguts in der Schaufel sowie bei Überwachung des Abladevorgangs auf dem Muldenkipper beinhaltet, wird über die entsprechenden Knoten innerhalb des Netzes 227 eine Beziehung zu den Ausgangsgrößen Gesamtmasse 232, Achslastverteilung 240 und Schüttgutverteilung 245 aufgebaut. Anhand dieser, innerhalb des Netzes 227 verknüpften Beziehungen, und der an dem Wiegepunkt 230 gemessenen Größen wie dem Referenzgesamtgewicht 235, einer Referenzachslastverteilung 296 und/oder einer Referenzschüttgutverteilung 297 wird gemäß einem Ausführungsbeispiel ein Abgleich zwischen Soll- und Istwerten erreicht, aus dem die Kostenfunktion 250 aufgestellt wird, welche innerhalb der Cloudumgebung optimiert wird und somit die Gewichte 260 des Netzes 227 bestimmt.
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Vorteilhafterweise lassen sich so Änderungen des Schüttguts erkennen als auch die Dichteänderungen des Schüttguts bestimmen, z. B. Masseerhöhung durch Feuchtigkeitseinbringung bei Regen, etc., da der Schaufelinhalt - und damit das Volumen - bekannt ist und die genaue Masse ebenso. Belädt der Bagger den LKW 160 den ganzen Tag mit dem gleichen Material, so lernt das System aus Bestimmeinheit 135 und neuronalem Netz 227 bei dem ersten voll beladenen LKW 160 alle erforderlichen Größen, sodass bei jeder folgenden Fahrt der LKW 160 genau beladen ist und nicht mehr auf die Waage fahren muss.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des hier vorgestellten Ansatzes ist gemäß einem Ausführungsbeispiel eine Kopplung des Systems aus Bestimmeinheit 135 und neuronalem Netz 227 mit dem FIS (Führerhaus-Informations-System) realisiert, welches dem Baggerführer anzeigt, wie viele Schaufeln er noch beladen muss, damit der LKW 160 optimal beladen ist und ihm optisch, akustisch und/oder haptisch signalisiert, wenn der LKW 160 sein maximal erlaubtes Gewicht erreicht hat.
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Der hier vorgestellte Ansatz ist für LKWs 160 und mobile Arbeitsmaschinen 100 wie Bagger, Radlader, Telehandler/Teleskoplader geeignet.
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Je nach Ausführungsform können die anhand von 2 beschriebenen Einheiten vollständig oder teilweise in der Arbeitsmaschine 100 integriert sein, beispielsweise als Teil eines Steuergeräts der Arbeitsmaschine 100, oder vollständig oder teilweise extern zu der Arbeitsmaschine 100 realisiert sein.
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3 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 300 gemäß einem Ausführungsbeispiel zum Überwachen eines Betriebs einer mobilen Arbeitsmaschine. Dabei kann es sich um die in 1 oder 2 beschriebene mobile Arbeitsmaschine handeln. Das Verfahren 300 ist beispielsweise von einer Vorrichtung, beispielsweise der in 1 oder 2 beschriebenen Bestimmeinheit, ansteuerbar oder durchführbar. Optional umfasst eine solche Vorrichtung neben der Funktionalität der Bestimmeinheit Funktionalitäten weiterer Einheiten, wie sie beispielsweise anhand von 2 beschrieben sind.
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Das Verfahren 300 weist einen Schritt 305 des Einlesens des Drucksignals und/oder einen Schritt 310 des Einlesens des Kamerasignals und einen Schritt des Bestimmens 315 auf. Im Schritt 305 des Einlesens des Drucksignals wird das Drucksignal eingelesen, das einen Druck eines Systemgewichts der mit dem Maschinenarm gekoppelten Schaufel und des Schaufelinhalts der Schaufel repräsentiert. Im Schritt 310 des Einlesens des Kamerasignals wird das Kamerasignal eingelesen, das ein Kamerabild von dem Schaufelinhalt und/oder dem LKW-Aufleger repräsentiert. Im Schritt 315 des Bestimmens wird das Schaufelinhaltsgewicht und/oder die Art des Schaufelinhalts unter Verwendung des Drucksignals und/oder Kamerasignals bestimmt.
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Das Verfahren 300 weist optional gemäß einem Ausführungsbeispiel ferner einen Schritt 320 des Erfassens des Drucks vor dem Schritt 305 des Einlesens des Drucksignals auf, wobei im Schritt 320 des Erfassens des Drucks der Druck unter Verwendung eines Drucksensors an dem Maschinenarm erfasst wird und das den Druck repräsentierende Drucksignal bereitgestellt wird.
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Das Verfahren 300 weist optional gemäß einem Ausführungsbeispiel ferner einen Schritt 325 des Erfassens des Kamerabilds vor dem Schritt 310 des Einlesens des Kamerasignals auf, wobei im Schritt 325 des Erfassens des Kamerabilds das Kamerabild unter Verwendung zumindest einer Kamera erfasst wird und das das Kamerabild repräsentierende Kamerasignal bereitgestellt wird.
